Техническая теплоизоляция — тепло для инженерных систем дома

Эта статья посвящена технической теплоизоляции — «детали» вроде бы не большой, но без которой инженерные системы в построенном доме не будут радовать потребителя в полной мере.

Утепление труб технической изоляцией Rockwool

Зачем нужна теплоизоляция?

Думать над тем, как сделать свой дом теплее и как эффективнее использовать добытое тепло, люди не переставали с момента появления у них первого жилища. До «эпохи газа» добывать тепло было непросто. Срубить, привезти, наколоть, растопить, подбросить — глаголы, известные всем, кто хотя бы раз топил печку. Естественным было желание сделать дом и отопление в нём таким, чтобы забот было как можно меньше. С развитием газоснабжения, электросетей и появлением котлов на различных видах топлива желание сохранить тепло объясняется уже экономическими причинами. Особенно оно обостряется после очередного повышения тарифов. Те, у кого в ходу дровяная печь или котёл, не остаются в стороне, ведь машина дров или угля обязательно дорожает вслед за газом и соляркой.

К растущей стоимости тепла в последнее время добавился ещё один побуждающий к экономии фактор — жёсткий контроль потребителей: «неплательщиков», «левых» подключений к сетям, «жучков» на приборах учёта, порубки любых деревьев. И если раньше больше следили за дачниками, жителями «частного сектора» и ПГТ вблизи городов, то теперь контроль добрался и до деревень. В том числе весьма удалённых. Штрафы, отключения, судебные тяжбы — все это вынуждает потребителя думать, как сократить расходы без финансовых и репутационных потерь.

Как только в доме появились вода и отопление, потребителю пришлось задуматься над тем, как защитить инженерные системы. Например, производители трубопроводов при скрытой укладке труб сейчас требуют предотвращать контакты соединительных фитингов с агрессивной строительной химией. В противном случае они снимают с себя гарантийные обязательства, так как латунные фитинги могут разрушиться. Или возьмём другой пример, требующий защиты, — труба из колодца с холодной водой идёт по тёплому подвалу и постоянно «плачет» конденсатом, образуя сырость под ногами.

Кто задумывается о том, как сохранить тепло и использовать его эффективно, тот должен обращать внимание на ряд решений, сохраняющих каждый ватт: оконные стеклопакеты, вентиляция с рекуперацией (возвратом) тепла, системы отопления с точной поддержкой температуры, новые технологии строительства домов. И конечно, различные теплоизоляционные материалы, которые могут сделать и старый, и только строящийся дом теплее и комфортнее. А также защитить коммуникации в нём и увеличить срок службы всех инженерных систем.

Теплопередача — немного из физики

Перед тем как рассказать, что такое теплоизоляция, напомним некоторые определения из физики.

Теплопередача — физически сложный процесс, состоящий из ряда превращений, суть которых состоит в том, что различные тела могут обмениваться внутренней энергией в виде теплоты. Теплообмен — процесс самопроизвольный и возникает только при неравномерном распределении температур. Тепло распространяется от тела или места в теле с высокой температурой к месту или телу с низкой температурой.

В сложном процессе теплопередачи обычно выделяют три способа — конвекция, излучение и теплопроводность. В окружающем нас мире эти способы обычно комбинируются.

Кошка на экране тепловизора

Конвекция (convectiō — «перенесение») — это способ переноса теплоты, возможный в жидкости и в газовой среде, при котором внутренняя энергия передаётся струями и потоками самого вещества. Образование облаков, течений в океане, движение тектонических плит — это всё глобальные примеры конвекции. Бытовой пример такого способа теплопередачи — нагрев воздуха радиаторами отопления. Воздух, нагреваясь, становится лёгким и поднимается вверх, на его место приходит холодный слой воздуха, и цикл повторяется.

Излучение — это способ переноса теплоты, возможный в любом теле, веществе или в вакууме, при котором тепло сначала преобразуется в электромагнитные волны, а потом обратно в тепло. Тело, излучающее тепло, остывает. А тело, поглощающее тепло, нагревается. Глобальный пример такого процесса — горячая звезда по имени Солнце и планета Земля, которую эта звезда согревает. Бытовой пример излучения — тепло от костра, которое мы ощущаем даже в очень холодную погоду. Всё, что нас окружает и имеет температуру выше нуля, излучает тепло. Но не всё тепловое излучение воспринимается человеческим глазом, поэтому для обнаружения и изучения теплового излучения используется тепловизор.

Теплопроводность — способ переноса тепла, характерный для твёрдых тел, но возможный также в жидкостях и газах. Происходит за счёт хаотического соударения частиц (молекул, атомов или электронов) без их физического перемещения. Процесс передачи тепла от горячего к холодному участку тела идёт до тех пор, пока температура тела не выровняется.

Для оценки процесса передачи тепла есть коэффициент теплопроводности (обозначается буквой λ (лямбда), измеряемый в ваттах на метр на кельвин (Вт/(м·K)), который определяет количество теплоты, проходящей в единицу времени через 1 м3 материала при разности температур на его противоположных поверхностях, равной 1 градусу.

Коэффициент теплопроводности измерен для всех материалов и сред.

Определение теплоизоляции

Все тела, жидкости и газы способны проводить тепло. Но не у всех это хорошо получается, поэтому их разделяют на проводники тепла и теплоизоляторы (табл. 1).

В металлах расстояние между молекулами меньше, чем в жидкости и газе. Их плотность выше. Поэтому железо, медь, алюминий являются хорошими проводниками тепла. И, учитывая доступность этих металлов, из них делают радиаторы отопления, посуду, элементы двигателей и т. п.

В газовой среде расстояние между молекулами очень большое, поэтому газы или смеси газов проводят тепло значительно хуже металлов или жидкостей. Самой доступной и безопасной газовой смесью считается воздух (λ = 0,024 Вт/(м·K)), состоящий из кислорода, азота, аргона и углекислого газа. Но возникает вопрос, как удержать этот воздух около трубы или около стены? Наверное, самым первым решением такого «удержания» в стене стал привычный нам пустотелый кирпич, буквально «наполненный» воздухом.

Инженерная мысль на этом не остановилась — со временем появились новые «воздушные» строительные материалы — керамзитобетон, пенобетон, пеностекло и т. д., которые по критерию тепловодности можно уже отнести к неорганическим теплоизоляционным материалам. Но эти материалы не всегда и не везде удобно использовать. Цена, вес, габариты, водопоглощение — причин тому может быть много. Поэтому при строительстве и особенно при реконструкции используют комбинацию различных теплоизоляторов. В том числе и тех материалов, которые состоят из воздуха на 80–98%, — именно их принято называть теплоизоляцией.

Теплопроводность теплоизоляционных материалов не сильно различается и обычно зависит не от типа сырья, из которого они сделаны, а от того, как они производятся, — от плотности, размера ячеистой структуры, способности материала сопротивляться накоплению влаги, наличия в рецептуре специальных компонентов для снижения теплопроводности. Хорошим теплоизоляционным материалом можно считать тот, у которого коэффициент теплопроводности λ меньше чем 0,040 Вт/(м·K) при температуре материала +25 °C.

Почему именно плюс двадцать пять? Всё дело в том, что с повышением температуры материала коэффициент теплопроводности возрастает. Поэтому при сравнении коэффициентов различных материалов нужно обращать внимание, при какой температуре получены приведённые данные. Температура материала принимается как среднее арифметическое значение между температурой на разных сторонах изоляционного слоя. Обычно согласно ГОСТ 7076–99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» значения указываются при +25 °C. Но могут быть и другие варианты. Например, +10 или +20 °C.

Какая бывает теплоизоляция?

Строительной теплоизоляцией называются материалы, являющиеся частью конструкции стен, кровли, полов и перекрытий в доме. В основном это рулоны или маты из минерального волокна, а также плиты из пенополиуретана, вспененного (EPS) и экструдированного (XPS) полистирола.

Техническую теплоизоляцию устанавливают на воздуховоды, устройства и трубопроводы различного назначения. Она выпускается в форме гибких трубок и рулонов из пенокаучука и пенополиэтилена (PEF), а также в виде негибких трубок и скорлуп из минерального волокна, полистирола и пенополиуретана.

Помимо назначения, материалы имеют различия в исходном сырье. Органическая теплоизоляция получается в результате череды преобразований различных полимеров. Что легко можно понять из их названия — пенополистирол или пенополиэтилен. К органическим материалам относится и эковата — продукт, получаемый при вторичной переработке целлюлозы.

Неорганическая теплоизоляция — результат расплава горных пород, минералов или стекла. Название тоже говорящее: каменная вата, базальтовая вата или стекловата соответственно. К неорганической теплоизоляции относят и строительные материалы, в названии которых есть приставка «пена» или «газ». Пенобетон или газосиликатные блоки получили право считаться теплоизоляционными материалами за свои выдающиеся характеристики.

Теплоизоляция является частью строительных конструкций или инженерных коммуникаций и подпадает под действие Федерального Закона № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Он описывает критерии, по которым теплоизоляционные материалы делятся на горючие и негорючие. А СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» регламентирует применение этих материалов в зависимости от назначения помещения и устройства теплоизоляционной конструкции.

Ещё одно важное деление — по структуре. Минеральные и прочие «ваты» имеют всегда пористо­волокнистую структуру. А все материалы с приставкой «пена» — закрытую ячеистую. Это важно для отношений их с водой. Но об этом чуть позже.

Назначение, сырьё, горючесть, структура — самые важные различия. Перейдём к самим материалам.

Техническая теплоизоляция

Вспененный полиэтилен — результат преобразования полиэтилена путем его физического вспенивания. Для общего представления приведём краткое описание этого практически кулинарного процесса. В экструдер подаётся полиэтилен в виде гранул и различные агенты, отвечающие за цвет, форму ячеек, горючесть и прочие параметры. В перемешиваемый расплав под давлением подаётся газ (изобутан). При выходе из экструдера газ расширяется. Густой расплав вскипает миллиардом микропузырьков, образуя в итоге мягкий пенистый материал, который при контакте с воздухом застывает. Если при вспенивании что-­то пошло не так, то полиэтилен отправляют на переработку и снова в производство.

Теплоизоляция из вспененного полиэтилена

Производители выпускают огромный ассортимент теплоизоляционных трубок для трубопроводов диаметром от 6 до 160 мм. Для труб большего диаметра, а также для ёмкостей, воздуховодов, систем напольного обогрева изоляция выпускается в виде рулонов толщиной от 3 до 25 мм.

Как и было сказано ранее, коэффициент теплопроводности у хорошей изоляции должен быть ниже 0,040 Вт/(м·K). Но не все производители пенополиэтилена до конца честны с клиентами. Дело в том, что потребитель физически не может проверить, отличаются ли заявленные показатели от реальных. Есть, правда, косвенные признаки, указывающие на то, что при эксплуатации возникнут сложности. Во­-первых, можно попробовать просветить изоляцию фонариком телефона. Если свет сквозь изоляцию видно, то будут проблемы: пропуская видимый свет, пенополиэтилен будет пропускать и тепловое излучение. Во­-вторых, можно визуально оценить гладкость материала. Если полиэтиленовая изоляция выглядит, как вспаханное поле, это значит, что ячейки в материале очень большие, а плотность очень низкая и при нагреве к теплопроводности добавится конвекция (движение воздуха) внутри этих ячеек. В­-третьих, можно попробовать сжать рукой край материала. Чем он громче трещит, тем сложнее будет его монтировать. После установки возможна усадка до 15% от объёма. В результате чего трубопровод «вылезет» из­-под изоляции. И всё придётся переделывать.

Пенополиэтилен не впитывает влагу и не пропускает пар, поэтому широко используется для изоляции низкотемпературных фреоновых трасс, соединяющих внешние и внутренние блоки кондиционеров.

У нормального материла группа горючести должна быть Г1. Как и теплопроводность, этот параметр очень тяжело проверить. Рекомендация тут только одна — запросить у производителя протокол испытаний на группу горючести.

Пенополиэтилен не боится никакой строительной химии, так как исходный материал  — полиэтилен — химически нейтрален. Тем, кто сомневается, просто надо вспомнить о том, что ёмкости для хранения растворителей, кислот и моющих средств, в которых есть щёлочь, изготавливают из полиэтилена.

Свою популярность пенополиэтилен заслужил у монтажников за мягкость и эластичность, которая позволяет делать с материалом практически что угодно. И главное, очень быстро.

Пенополиэтилен не имеет запаха, не выделяет никаких волокон или пыли. А также не впитывает и не насыщается запахами и загрязнениями из помещения. В составе и при производстве пенополиэтиленовой теплоизоляции не используется асбест или формальдегид. Это важно, так как вышеозначенные компоненты в изоляции могут негативно влиять на здоровье.

Если изолированные коммуникации проложены в помещении открыто, то на их поверхности возможно осаждение пыли. Благодаря плотной поверхности пыль и мусор удаётся убрать без ущерба для конструкции. При монтаже полиэтиленовой теплоизоляции на улице требуется установка покровного слоя, так как органический материал не устойчив к воздействию УФ­излучения.

Доказанный ресурс эксплуатации — 25 лет. При том что плотность, прочность, водопоглощение, теплопроводность и размеры остаются в пределах допустимых отклонений. Теоретический ресурс эксплуатации — 50 лет.

На начало 2020 года на рынке РФ было представлено более 30 торговых марок пенополиэтиленовой теплоизоляции. Продающих эти материалы компаний значительно больше. Поэтому у потребителя всегда есть возможность купить товар по хорошей цене. Основные торговые марки — Thermaflex, Energoflex, «Тилит».

Рулоны и трубки из пенокаучука

Вспененный синтетический каучук (NBR, или AcryloNitrile­Butadiene Rubber) — изначально был разработан для холодильной техники. Но попал в отопительную отрасль и в ней прижился. Самого каучука в материале 20%, плюс 10% поливинилхлорида. Остальное — добавки, например соединения хлора, серы и азота, не очень полезные для здоровья. Как же произошло такое внедрение? Ответ прост — всё решают деньги!  NBR в три раза дешевле своего «родственника» EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) — синтетического каучука, разработанного для систем отопления, в том числе высокотемпературных.

Во многом эти материалы очень похожи — формы выпуска, область применения, теплопроводность, плотность. Но есть и кардинальные отличия. Всё дело в том, что NBR — каучук полярный, то есть может взаимодействовать с водой (так как вода — полярное вещество). В результате взаимодействия, ускоряемого нагревом, озоном и кислородом, NBR покрывается микротрещинами и начинает набирать влагу.

Кроме взаимоотношений с водой, материалы кардинально отличаются максимальной температурой труб, на которые их можно монтировать: для NBR температура +110 ⁰С, для EPDM +150 ⁰C. Стоит оговориться, что в жилом доме температура труб более +90 ⁰С может встретиться только на трубопроводах обвязки солнечного коллектора и на выходной трубе твердотопливного котла. И то если в котле нет автоматики, следящей за тем, чтобы он не перегревался. Поэтому заявленные максимальные температуры для частного дома не очень актуальны. Но если надо, то надо. Главное, не перепутать, а то перегретая теплоизоляция превратится в труху.

Различить NBR и EPDM можно по маркировке HT (high temperature). Если надписей нет, то смотрим на внешний вид. Трубка похожа на вялую «переваренную макаронину», шершаво­-шероховатую на ощупь? Это NBR. А если «бодрая» и упругая с блестящей гладкой поверхностью, то это EPDM.

Полиэтилен был бы самым удобным для монтажа материалом, если бы не было эластичного пенокаучука. Растянуть, подтянуть и склеить его намного легче. Важно не перестараться, не порвать и не испачкать. Устойчивость к внешнему воздействию и удобство очистки — не самые сильные стороны изоляции из каучука.

Если клиенту важна эстетика, то он выбирает пенокаучук — почти чёрный цвет изоляции подходит к цвету групп быстрого монтажа и гидравлических блоков.

При нагреве теплоизоляции из NBR может появиться запах, характерный для магазина, торгующего автопокрышками. Даже если и не такой густой,  он сохранится до тех пор, пока не придёт время выключить отопление. Если в доме котельная, то он будет уловим только там, а если помещение используется ещё как прачечная и кладовка — то следует постараться избавиться от него или хотя бы ослабить «дух» резины, используя покровный материал.

В России сейчас несколько действующих производств пенокаучука. Есть поставки материалов из Турции и Европы. И, несмотря на непростой год, многие компании способны предложить потребителю изоляцию из пенокаучука. Известные торговые марки — Armacell, K­Flex, Energocell, Ruflex.

Насос Wilo Stratos PICO в теплоизоляции из пенополистирола

Вспененный полистирол. Он же пенополистирол. Он же в просторечье пенопласт. Очень тёплый, влагостойкий и недорогой материал, который «душевно» скрипит при контакте со стеклом. За более чем полвека с момента начала промышленного производства что только из него не делали — упаковку для всего, холодильники, контейнеры, посуду, поплавки и даже катера. Прекрасные изоляционные характеристики, долговечность, ценовая доступность сырья сделали материал незаменимым и для современного строительства. Попал он и в техническую изоляцию в виде матов (листов) для напольных систем обогрева и литых блоков для теплоизоляции насосов и гидравлических узлов в котельных.

Широко применять его для изоляции труб мешает то, что монтаж скорлуп требует больше времени и навыков, чем нужно для работы с мягкими пенами.

В сознании людей пенополистирол и пенопласт из детства — одно и то же. То есть горючий, крошится и ломается. На самом деле пенопласт — это общее название для группы вспениваемых полимеров. А современный пенополистирол, применяемый в технической теплоизоляции, «далёкий родственник» липучих весёлых шариков из коробки от бытовой техники.

Во-первых, плотность. Вспенивая полистирол газом пентаном, изначально получают те самые шустрые шарики. Однако потом эти шарики собирают и прессуют в плиты до такой плотности, что сломать её становится практически невозможно.

Во­-вторых, при формовке в состав добавляют антиперен, чтобы пенополистирол получил группу горючести Г2, которая удовлетворит требования пожарной безопасности и позволит использовать материал внутри дома.

В-­третьих, в разных источниках указано, что максимально допустимая температура изолируемой поверхности колеблется в диапазоне от +75 до +80 ⁰C. Эти различия вызваны разностью в технологиях и в присадках­-специях. Для тех, кто всё же сомневается, напомним, что пенополиэтиленом изолируют водонагреватели и насосы, корпусы которых достигают той же температуры, что и трубопроводы, то есть +90 ⁰C.

Скорлупа из полистирола с алюминиевым покрытием

Пенополистирол не идеален — боится ультрафиолета и мышей, которые его не едят, но портят. Для решения первой проблемы есть покровные материалы. Для борьбы с мышами в изоляцию добавляют отпугивающие их присадки.

В каждом регионе России есть завод по производству пенополистирола. Основные мощности заняты изготовлением строительной теплоизоляции, но благодаря конкуренции производители всё время ищут новые ходы для расширения ассортимента и загрузки мощностей. Одним из таких ходов можно считать выпуск скорлуп для трубопроводов.

Какой-­то одной торговой марки, работающей от Калининграда до Находки, нет. Возить пенополистирол на большие расстояния невыгодно, так как он на 98% состоит из воздуха.

Пенополиуретан. Он же ППУ. Его «младший брат» — эластичный пенополиуретан, знакомый нам по его норвежскому имени «поролон». Семейство полиуретанов давно известно и любимо во всём мире. Подушки, сидушки, игрушки — везде они. В своих микроячейках «братья» хранят воздух. Результатом хранения стал фантастически низкий коэффициент теплопроводности, начинающийся с цифры 0,025 Вт/(м·K). Именно поэтому безопасные, недорогие и тёплые «братья» были зачислены в ряды технической теплоизоляции. Их можно встретить в качестве жёсткой или эластичной «шубы», надетой на любой бойлер горячего водоснабжения. Из твёрдого ППУ делают скорлупы для теплоизоляции трубопроводов.

Теплоизоляция из пенополиуретана с алюминиевым покрытием

Из мягкого ППУ шьют чехлы для защиты от конденсата сложных по форме агрегатов, требующих регулярного обслуживания, — ёмкостей, систем водоподготовки, насосных установок. В результате «колдовства» с рецептурой изоляция из жёсткого и мягкого ППУ не боится влаги, пара и имеет группу горючести Г2, если использовать её с покровным слоем. Максимальная температура в диапазоне от +130 до +150 ⁰C.

Используемый для изготовления скорлупок ППУ настолько твёрдый, что недоступен для мышей. В сочетании с покровным слоем теплоизоляция из ППУ не боится УФ­-излучения. Расчётный ресурс конструкции с ППУ­-изоляцией — 50 лет. Поэтому ППУ применяют для изоляции больших трубопроводов при реконструкции городских теплотрасс.

Купить скорлупу и покровные материалы можно в специализированных компаниях. Наберите в поисковике запрос «скорлупа ППУ» — и вас засыпят контекстной рекламой с выгодными предложениями.

Минеральная вата — материал «грустный», как камень, из которого его производят (если учесть его взаимоотношения с водой и паром). Однако, если обратить внимание на «максимальную температуру применения», всё не так уж плохо. Минеральная вата — это, говоря образно, «разорванный» на волокна минерал, поэтому единственный из всех негорючий материал. Горючесть (Г1) возникает только тогда, когда появляется фольгированное покрытие и клей, которым это покрытие приклеено к минераловатному цилиндру. Каширование (покрытие) фольгой предотвращает проникновение пара и позволяет цилиндру держать форму, несмотря на его не самую жёсткую текстуру.

Минераловатная теплоизоляция с алюминиевым покрытием. Фасонный тройник

Минеральная вата имеет множество близких по характеристикам изоматериалов, содержащих в названии слово «вата». Объединяет их два общих свойства — они не горят и боятся воды и пара.

Помимо изоляции горячих трубопроводов, минеральная вата в виде рулонов монтируется на воздуховоды. А для системы напольного отопления используются маты с самой высокой плотностью.

Интересной особенностью минераловатных цилиндров является важность направленности волокон. У тех цилиндров, у которых волокна «причёсаны» в сторону торца, коэффициент теплопроводности выше, чем у тех, у которых волокна разнонаправлены.

В Интернете найдётся много страшилок про минеральную вату. Например, такие: от изоляции отделяются волокна, которые насыщают воздух и могут попасть в дыхательные пути, или в исходном сырье есть формальдегид и фосген, опасные для здоровья.

Развеять эти страхи можно так — качественная минеральная вата абсолютно безопасна для человека, так как нормальный производитель выбирает правильное сырье, совершенствует технологии, контролирует качество, подвергая свой продукт постоянным проверкам. Для определения нормального производителя достаточно быть внимательным и поинтересоваться, кто, где и как производит выбранную вами продукцию.

Для монтажа минераловатных цилиндров так же, как и для монтажа скорлуп ППУ, требуется время и навык.

Если вся теплоизоляционная конструкция смонтирована правильно, она без труда может прослужить более тридцати лет.

Практически все производители этого материала делают акцент на выпуске изоляции для труб большого диаметра — Ду 50 и более. Такие позиции практически всегда доступны в строительных магазинах и на складах. Но, если есть время и желание, можно найти цилиндр и на трубу Ду 20.

Потребителями теплоизоляционных цилиндров являются строительные компании, занимающиеся возведением многоквартирных домов и коммуникаций к ним. А так как такое строительство в последнее время на подъёме, то и производители изоляции чувствуют себя уверенно. Roсkwool, «Хотпайп», «Технониколь» — самые известные торговые марки.

Что важно в теплоизоляции?

Для сопоставления важных параметров мы составили небольшую таблицу (табл. 2), в которую включили описанные выше материалы. Это далеко не все варианты изоляции, существующие в природе. И при желании каждый может продолжить сопоставление для себя. Характеристики материалов взяты из открытых источников и могут быть разными у разных производителей. Выставленные оценки покажутся кому-­то субъективными, поэтому, как и с выбором включённых в таблицу материалов, мы призываем каждого самому поставить оценки.

Фактура, форма выпуска, область применения — сказать, что лучше в этих параметрах, невозможно. Всё зависит от решаемой задачи.

Теплопроводность. Безусловно, это самый главный параметр, о чём мы уже говорили. Не сказали мы только, что согласно СП 61.13330.2012 материал с коэффициентом теплопроводности более 0,06 Вт/(м·K) не является теплоизоляционным. Так что будьте внимательны и осторожны.

Плотность. Как мы упоминали в начале, изоляция в основном состоит из воздуха. Но количество связующего материала, который этот воздух «держит», влияет не только на внешний вид, но и на устойчивость всей конструкции к механическим воздействиям. Поэтому при прочих равных среди изоляции из одинакового сырья лучше выбирать то, у которого плотность будет выше.

Паропроницаемость. Воздух — это смесь газов плюс водяные пары, которые перемещаются из области высокого давления в область низкого. Паропроницаемость материала — способность пропускать через себя пар под действием разницы давлений. При этом чем выше температура пара, тем выше скорость движения молекул воды. Если температура трубы будет ниже температуры помещения, то изоляция начинает впитывать влагу, так как пар идёт из области высокого давления тёплого помещения в область низкого давления воздуха около трубы. Для предотвращения этого процесса для минваты необходимо организовать непрерывный пароизоляционный слой. Обычно это покрытие из алюминиевой фольги или металлический кожух (окожушка). Для органических материалов такие меры не нужны, так как они сами являются прекрасными пароизоляторами.

Влагопоглощение. Теплопроводность воды (0,6 Вт/(м·K)) в 25 раз выше, чем теплопроводность воздуха (0,024 Вт/(м·K)). Поэтому при выборе теплоизоляции важно учитывать температуру трубы, место её расположения в доме и способность материала накапливать влагу. В противном случае теплоизоляция работать не будет. Влагопоглощение считается в процентах как отношение массы воды, поглощённой образцом при полном насыщении, к массе сухого образца.

Диапазон рабочих температур. Если в доме нет и не планируется установка солнечного коллектора или твердотопливного котла, то этот параметр не так важен, так как обычно в системе отопления температура не превышает 90 ⁰С.

Пожарная безопасность. Если говорить просто, то негорючие (НГ) и горючие группы Г1, Г2 — это те материалы, что можно и нужно применять согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» и в многоэтажных домах, и в частном домостроении. Всё остальное — только для уличных коммуникаций.

Как же так? Горючие материалы и в доме? На этот вопрос лучше всего ответить исчерпывающей цитатой из ФЗ 123, статья 13.

Наличие современных технологий и добавление компонентов (антиперена) с целью обеспечения огнезащиты решают проблему пожарной безопасности теплоизоляции. Но есть проблема, которую технологии и химия решить не могут — проверить соответствие заявленных и реальных параметров потребителю практически невозможно. Как мы писали выше, можно требовать протоколы испытаний. Но (всегда есть «но»), во‑первых, как ни странно, не все производители публикуют результаты испытаний. Во­вторых, лаборатории, выдающие протоколы, бывает, вызывают сильные сомнения в их непредвзятости. И в‑третьих, никто ни за что не несёт ответственности.

Коррозионная безопасность. Способность не «поддаваться на провокации» и не вступать во взаимодействия с окружающей средой очень ценный параметр. Идеальных материалов нет. У всех свои «страхи». Важно уметь найти баланс между преимуществами и недостатками.

Технологичность монтажа. Производители всегда оговаривают, что для обеспечения заявленных изоляционных параметров необходимо соблюдать правила монтажа. Монтажнику-­изолировщику же важно, чтобы на монтаж по правилам у него ушло как можно меньше времени. Поэтому чем проще установка изоляционного материала, тем лучше. И для исполнителя, и для заказчика.

Санитарная безопасность. Выделение каких­-либо соединений или запахов, а также реакция материалов с кислородом, озоном, пылью, газами — важный фактор для потребителей. Но, к сожалению, вспоминают о нём, уже живя в доме, когда исправить что­то уже сложно и дорого. Поэтому при выборе материала оцените для себя этот параметр.

Экологическая безопасность. Параметр субъективный, но важный для тех, кто хочет сохранить окружающий нас мир. О чём это мы? Уже очень много лет назад производители всего мира договорились не использовать для вспенивания полимеров озоноразрушающие газы. Весь мир перешёл на безопасный для озонового слоя Земли изобутан. И только в России и Китае ещё остались производители, продолжающие вспенивать изоляцию озоноопасным фреоном. Решите, важно ли это для вас?

Долговечность. Если всё смонтировано правильно, то ресурс изоляции в два­-три раза превышает ресурс той системы, на которой её применяют.

Ассортимент и доступность. Представьте себе такую ситуацию. Вам нужна теплоизоляция. Открыли Интернет, нашли прекрасный сайт, поговорили с толковым продавцом, заказали товар, оплатили, а он приехал на ваш объект через месяц! И то не все размеры! Мы тоже такое представили и считаем, что возможность купить товар — важный и неотъемлемый параметр самого товара.

Стоимость мы умышленно в список параметров не включили. Не торопитесь, задумайтесь, изучите вопрос. И наша статья вам в помощь. Потому что если ориентироваться на стоимость, то можно получить не экономию энергии и защиту коммуникаций, а бесполезное украшение.

Нужно ли изолировать трубы из полипропилена?

Утепление труб из чёрного пенокаучука Energocell. Работа и фото: Павел Бреначалов, г. Киров @teplo.na.vyatke

Дмитрий Муханов, ведущий специалист ООО «Ролс Изомаркет» (торговые марки — Energoflex, Energocell).

Сравнивая табличные значения трубы из стали и из пропилена, мы можем понять, что стенка PPR-трубы имеет в 200 раз меньший коэффициент теплопроводности, чем стальная: 0,22 Вт/(м·K) у PPR против 44,5  у стали. Отсюда, видимо, и возникает вопрос: зачем трубу с такими выдающимися характеристиками ещё и изолировать? Но если сравнить коэффициент теплопроводности стенки PPR-трубы и пенополи-этиленовой изоляции, то разница будет в пять раз уже в пользу теплоизоляции! А именно — 0,22 против 0,039 Вт/ (м·K). Дело в том, что в материале, из которого сделана PPR-труба, молекулы пропилена находятся ближе, чем молекулы воздуха, составляющего основу пенополиэтиленовой изоляции.

Для упрощения всё можно выразить в привычных градусах. Предположим, у нас есть PPR-труба с внешним диаметром 25 мм и толщиной стенки 3,5 мм. Температура теплоносителя +65 °C. Температура окружающей среды +20 °C. Поверхность трубы будет +56,4 °C. А если мы наденем изоляцию с толщиной стенки 9 мм, то температура на её поверхности будет 30,5 °C, почти в два раза меньше. Поэтому изолировать трубу из полипропилена можно и нужно, так как потребителю требуется нагревать радиатор или полотенцесушитель, а не стены или пол.

Какие данные нужно знать для того, чтобы правильно произвести расчёт толщины теплоизоляции для трубопровода? Кто может сделать этот расчёт?

Александр Жарнаков, руководитель направления «Техническая изоляция» СБЕ «Минеральная изоляция», «Технониколь».

Основным документом, на который стоит опираться при проведении расчётов толщины теплоизоляции для трубопроводов, служит СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Если мы обратимся к этому нормативу, то увидим, что не существует универсальной формулы, позволяющей определить толщину утеплителя. Рассчитывается она в зависимости от технического задания.

Сегменты из XPS «Технониколь» для утепления труб

Можно выделить семь основных методик расчёта:

1. По нормированной плотности теплового потока.
2. По заданной величине теплового потока.
3. По заданному снижению (повышению) температуры вещества, транспортируемого трубопроводами (паропроводами).
4. По заданному количеству конденсата в паропроводах.
5. По заданному времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания.
6. По заданной температуре на поверхности изоляции.
7. С целью предотвращения конденсации влаги.

В зависимости от целей (например, уменьшение тепловых потерь, предотвращение конденсата) и определяется методика расчёта. Сами же вычисления можно сделать вручную — все формулы и табличные значения подробно описаны в СП. В качестве альтернативы можно обратиться к программам в онлайн-формате.

Например, наши калькуляторы на сайте https://nav.tn.ru/calculators/insulation/ позволяют выполнить расчёт толщины теплоизоляции из каменной ваты.

Рассчитать толщину сегментов и полуцилиндров из экструзионного пенополистирола для утепления газо- и нефтепроводов можно в автоматическом режиме с помощью профессиональной платной программы для расчёта толщины теплоизоляции трубопроводов от ООО «НТП Трубопровод» — «Изоляция» (https://truboprovod.ru/software/insulation), в которую внесены правила выбора сегментов и полуцилиндров «Технониколь».

Как правильно обустроить систему тёплого пола с использованием теплоизоляции из минеральной ваты?

Татьяна Коновальцева, начальник отдела проектирования и технической поддержки Rockwool Russia.

При устройстве тёплого пола необходимо предотвратить уход тепла к соседям, которые живут этажом ниже. Для этого на перекрытие перед укладкой тёплого пола нужно уложить слой теплоизоляции. При этом важно понимать, какие воздействия теплоизоляционный материал может на себе испытывать. Например, если мы говорим про водяной тёплый пол, то не исключена возможность протечки, поэтому теплоизоляция не должна впитывать воду, а в случае увлажнения быстро высыхать. Ну и конечно, нужно понимать, что теплоизоляция в данном случае практически всё время будет работать при повышенных температурах (по сравнению со стандартной строительной конструкцией, например со стеной или кровлей). Поэтому материал не должен быть подвержен температурным деформациям, то есть размеры и форма не должны изменяться под воздействием повышенных температур.

Система тёплого пола с использованием теплоизоляции из минеральной ваты Rockwool

Отличным вариантом теплоизоляции под тёплый пол является каменная вата «Роквул». Производится из природного сырья — натурального камня, выдерживает температуру до 1000 ⁰С без изменения геометрических параметров, имеет добровольный сертификат Ecomaterial Absolute, подтверждающий возможность применения в медицинских учреждениях, санаториях, спальных и детских комнатах. Все материалы из каменной ваты Rockwool гидрофобизированы и обладают низким водопоглощением, в том числе из воздуха.

Помимо повышения теплового комфорта, использование каменной ваты поможет улучшить звукоизоляцию в помещении. Например, жёсткие плиты из каменной ваты Rockwool для пола «Флор Баттс» снижают уровень ударного шума до 38 дБ и относятся к классу высокоэффективных звуко-изоляционных прокладочных материалов. При этом толщина плит всего 25 мм, что позволяет сохранить высоту помещения.

Федеральный закон 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Статья 13

«Строительные материалы относятся к негорючим при следующих значениях параметров горючести, определяемых экспериментальным путем: прирост температуры — не более
50 0С, потеря массы образца — не более 50%, продолжительность устойчивого пламенного горения — не более 10 секунд.
Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных … значений параметров, относятся к горючим. Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

1. слабогорючие (Г1), имеющие температуру дымовых газов не более 135 0С, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65%, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20%, продолжительность самостоятельного горения 0 секунд;
2. умеренногорючие (Г2), имеющие температуру дымовых газов не более 235 0С, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85%, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50%, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд».

Статья опубликована в объединённом выпуске «Весна 2021» (№1’2021)
журналов «Инструменты» + «Всё для стройки и ремонта» + «GardenTools»
серии «Потребитель».

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь.

Июнь 2021 г.